D'ou vient le fond diffus cosmologique ?

[invite903b3cb2]

Bonjour a tous les passionnés de Sciences et plus particulièrement ceux qui raffolent d'Astronomie et Astrophysique.
Je dois faire une présentation portant sur le Big Bang prochainement. J'ai lu et écouté des articles/cours/dossiers concernant le sujet, mais il y a encore un détail que je ne comprends pas.
Le fond diffus, d'après ce que j'ai compris est un rayonnement provenant du passé chaud que l'univers a connu.

A un moment donné l'Univers étant trop dense et trop chaud, la lumière n'arrivait pas à se propager.
Ce n'est qu'une fois que la température a atteint une certaine valeur en raison de l'expansion que cette lumière a pu commencer a se propager librement. Et en raison de la limitation de la vitesse de propagation de l'onde lumineuse, ce n'est que maintenant que nous en percevons une partie.

La vitesse le la lumiere etant 300 000 km/s (1 année-lumière par an) et l'age de l'Univers etant evalue a 13.7 milliard d'annees , les photons que nous percevons maintenant devraient provenir de source s'étant trouvé à un moment donné à 13.7 milliard d'annees-lumiere de la position actuelle de la Terre. Mais comment ces corps ont pu se trouver aussi loin en quelques annees d'expansion (le temps mis par l'Univers pour se refroidir suffisamment et autoriser la propagation libre des photons). Cela laisserait supposer que ces particules se déplaçaient a un moment donné à une vitesse supérieure a la vitesse de la lumière, non ?

Qu'est-ce que je n'ai pas compris ? Est-ce que nous percevrons toujours ce rayonnement fossile ? Quel est la vrai raison pour laquelle nous le percevons actuellement s'il ne s'agit pas d'une question de distance ?
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[invitebd2b1648]

Salut !

C'est assez simple, l'Univers fait ~45Gy, car l'expansion s'est produite plus vite que la lumière, si tu veux, l'espace-temps est comme une trame, et quand l'espace se déploie dans le temps, il se déploie partout en même temps ... et va plus vite que la lumière qui se trimballe lamentablement sur ce "support"... chuis pas très clair désolé ...

@ +

[Gloubiscrapule]

L'univers est assez grand pour que des points soient espacées de 13.7 milliards d'années lumière même 380000ans après le Big Bang. Il faut arrêtez de croire que la matière est parti d'un centre et a explosé en projetant de la matière. C'est faux!
C'est tout l'espace qui était plus petit et la matière plus dense.

Et en fait les points du CMB étaient bien plus proche que ça en fait: 40 millions d'années lumière. Mais à cause de l'expansion les photons ont mis plus longtemps que 40millions d'années pour arriver: 13.7 milliards d'années. Et aujourd'hui le point d'émission se retrouve un peu plus loin que 13.7 milliards d'années lumière: il se trouve à 46 milliards d'années lumière... Tout ça à cause de l'expansion qui affecte les distance au cours du voyage du photon!

Dans un milliard d'années on verra un fond diffus qui a été émis à la même époque, mais qui se trouvait plus loin de nous que celui d'aujourd'hui et donc la lumière a mis 14.7 milliards d'années pour arriver!

A un temps t on sonde une époque à une certaine distance, et à un temps t+dt on peut sonder la même époque mais à une distance différente!

[invite903b3cb2]

Justement... j'avais entendu cette dimension de 45 annee lumiere... mais je me demandais si je ne m'etais pas gourre quelque part.
Comment est-ce possible ?
La matiere qui s'est deplacee plus vite que la lumiere !
je croyais que c'etait impossible

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gloubiscrapule]

La matiere qui s'est deplacee plus vite que la lumiere !
je croyais que c'etait impossible

Elle ne se déplace pas, c'est l'espace en expansion qui l'éloigne.... Il n'y a pas de mouvement par rapport à l'espace, c'est l'espace qui grandit.

[invite903b3cb2]

L'univers est assez grand pour que des points soient espacées de 13.7 milliards d'années lumière même 380000ans après le Big Bang. Il faut arrêtez de croire que la matière est parti d'un centre et a explosé en projetant de la matière. C'est faux!
C'est tout l'espace qui était plus petit et la matière plus dense.

Et en fait les points du CMB étaient bien plus proche que ça en fait: 40 millions d'années lumière. Mais à cause de l'expansion les photons ont mis plus longtemps que 40millions d'années pour arriver: 13.7 milliards d'années. Et aujourd'hui le point d'émission se retrouve un peu plus loin que 13.7 milliards d'années lumière: il se trouve à 46 milliards d'années lumière... Tout ça à cause de l'expansion qui affecte les distance au cours du voyage du photon!

Dans un milliard d'années on verra un fond diffus qui a été émis à la même époque, mais qui se trouvait plus loin de nous que celui d'aujourd'hui et donc la lumière a mis 14.7 milliards d'années pour arriver!

A un temps t on sonde une époque à une certaine distance, et à un temps t+dt on peut sonder la même époque mais à une distance différente!

Donc au "départ", la matière occupait un espace relativement grand ?? Approximativement quelle dimension ?
Pourquoi en raison de l'expansion les photons ont mis plus de temps a nous atteindre ?

[invite903b3cb2]

Elle ne se déplace pas, c'est l'espace en expansion qui l'éloigne.... Il n'y a pas de mouvement par rapport à l'espace, c'est l'espace qui grandit.

Quoi ???


alors là ! Je n'y comprends plus rien ! l'espace en expansion ne correspond pas a un déplacement de matière ??

[invitebd2b1648]

Quoi ???


alors là ! Je n'y comprends plus rien ! l'espace en expansion ne correspond pas a un déplacement de matière ??

Pas de matière à matière !

[invite903b3cb2]

Pas de matière à matière !

Bon... si tu ne te trompes pas, je n'ai rien compris !
Je te prierais de me raconter ta version du Big Bang stp.

[invite903b3cb2]

Je dois presenter le Big Bang bientot. Si je ne peux expliquer cette affaire de fond diffus, je ne pourrai pas expliquer le Big Bang.

[invitebd2b1648]

Bon... si tu ne te trompes pas, je n'ai rien compris !
Je te prierais de me raconter ta version du Big Bang stp.

Ma version du Big Bang, tu es bien présomptueux !

OK : à l'avènement du Big Bang, on se situe à 10^-43 s et l'Univers était dense et chaud ... plus tard la lumière à pu se propager, mais entre-temps il y a eu inflation, c'est à dire une expansion exagérée de l'espace-temps, donc la lumière a mis plus de temps à nous parvenir car l'espace augmentait sur son passage ...

Bon, c'est résumé mais fais abstraction !

PS : imagines-toi dedans !

@ +

[Gloubiscrapule]

alors là ! Je n'y comprends plus rien ! l'espace en expansion ne correspond pas a un déplacement de matière ??

Imagine un quadrillage qui représente l'espace. Un déplacement correspond à passer d'un point de la maille à un autre, autrement dit un déplacements de carreaux. La vitesse de la lumière est une limite (on ne peut pas aller plus vite que x carreaux par secondes)...
L'expansion correspond à rajouter des carreaux entre deux points et rien n'interdit d'en rajouter plus de x par secondes, donc tes points peuvent s'éloigner (à cause de l'expansion) plus vite que la lumière mais localement les points ne pourront jamais dépasser (déplacement de carreaux) cette vitesse...

[invite903b3cb2]

Ca alors !!
Je devrais reflechir un peu la dessus... je suis assez troublé, là ! C'est pas exactement comme ca que je comprenais le Big Bang. Est-ce que tu n'aurais pas de document (audio, video ou texte) de reference ?

[Gloubiscrapule]

http://atunivers.free.fr/universe/redshift.html

Un bon aperçu de l'expansion. L'animation aide à comprendre mais dedans la taille des carreaux augmentent. Ce qui revient à dire que si tu veux garder des carreaux de taille constante ça revient à en rajouter. Tu vois clairement que les deux galaxies s'éloignent plus vite que la lumière (tout en restant immobile localement), et l'expansion ralentissant le photon finit par rattraper la galaxie. La distance à l'émission est différente de la distance à la reception et de la distance parcourue par les photons...

Ca explique bien les distances: le CMB lors de l'émission se trouvait à 40 millions d'années lumière (distance angulaire), la distance parcourue par les photons est de 13.7 milliards d'années lumière (distance propre), et le CMB se situe aujourd'hui à 46 milliards d'années lumière (distance comobile). Et pour info la distance luminosité du CMB est de 50000 milliards d'années lumière.

[invite903b3cb2]

http://atunivers.free.fr/universe/redshift.html

Un bon aperçu de l'expansion. L'animation aide à comprendre mais dedans la taille des carreaux augmentent. Ce qui revient à dire que si tu veux garder des carreaux de taille constante ça revient à en rajouter. Tu vois clairement que les deux galaxies s'éloignent plus vite que la lumière (tout en restant immobile localement), et l'expansion ralentissant le photon finit par rattraper la galaxie. La distance à l'émission est différente de la distance à la reception et de la distance parcourue par les photons...

Ca explique bien les distances: le CMB lors de l'émission se trouvait à 40 millions d'années lumière (distance angulaire), la distance parcourue par les photons est de 13.7 milliards d'années lumière (distance propre), et le CMB se situe aujourd'hui à 46 milliards d'années lumière (distance comobile). Et pour info la distance luminosité du CMB est de 50000 milliards d'années lumière.

Merci pour le lien...
Il y a une explication que je n'ai jamais bien compris:
"Dans un univers en expansion, les galaxies lointaines sont beaucoup moins lumineuses que ce à quoi on pourrait s'attendre parce que la lumière émise se répartit sur une surface supérieure à celle d'une sphère"
Que veut dire:"La lumière émise se repartit sur une surface supérieure à celle d'une sphère" ?
Ce n'est pas la premiere fois que je suis confronte a une telle approche concernant la luminosite des etoiles

[invitebd2b1648]

Peut-être l'hypersphère !??

[Gloubiscrapule]

Que veut dire:"La lumière émise se repartit sur une surface supérieure à celle d'une sphère" ?
Ce n'est pas la premiere fois que je suis confronte a une telle approche concernant la luminosite des etoiles

En fait c'est un peu différent.
La luminosité correspond à une énergie par unité de temps. Or l'expansion induit un décalage vers le rouge des photons, ce qui correspond à une perte d'énergie, et induit aussi une dilatation du temps.
Donc au final l'énergie reçue diminue et le temps d'émission augmente ce qui correspond doublement à une baisse de luminosité.

Quand on compare la luminosité reçue (ou plutôt le flux lumineux) et la luminosité émise on peut remonter à la distance qu'on appelle distance luminosité. Or la luminosité reçue est fortement réduite par l'expansion, et donc la distance trouvée ne correspond pas à la distance "réelle" de l'objet. C'est comme si l'objet était beaucoup plus loin et donc que sa lumière s'était répartie sur une sphère beaucoup plus grande que celle qui correspond à sa distance "réelle"...

[invite499b16d5]

Salut,
concernant cette fois la distance angulaire (rapport au même lien), j'ai posé ici une question qui n'a pas encore reçu de réponse:
http://forums.futura-sciences.com/as...ml#post3369639